Denken mit dem Computer

4 15. September 2018 / Posted von Drucken

Computational Thinking ist Teil der informatischen Bildung. Das Konzept ist angesichts des Lehrplans 21 aktueller denn je und beschreibt eine Herangehensweise, bei der nicht wie ein Computer, sondern mit dem Computer gedacht wird.

von Michael Milz

Dreht man das Rad der Zeit rund ein halbes Jahrtausend zurück, begegnet man in der Renaissance dem so genannten Homo universalis, sprich: dem Universalgelehrten. Der Prototyp des Universalgelehrten ist zweifellos Leonardo da Vinci, geradesogut könnten aber auch Hildegard von Bingen, Conrad Gessner oder Gottfried Wilhelm Leibniz genannt werden. Und der Universalgelehrte ist auch keine Erfindung der Renaissance. Als erster namentlich genannter Universalgelehrter gilt der altägyptische Erfinder und Ratgeber Imhotep, der vor rund 4700 Jahren gelebt hatte. Der Grund, weshalb sich dieses Konzept nicht in unsere Zeit retten konnte, ist die industrielle Revolution, mit der ab Mitte des 18. Jahrhunderts nicht nur in der Produktion, sondern auch in der Wissenschaft eine Spezialisierung einsetzte.

Die Folgen dieser Spezialisierung werden zunehmend auch zum Problem – etwa in Lehre und Wissenschaft. Untersuchungen haben gezeigt, dass immer mehr Studierende Mühe mit der Vertiefung einerseits und der Verknüpfung andererseits von Wissen haben. Bekannt ist zudem, dass sich die Schattenseite der Spezialisierung auch in der Arbeitswelt zeigt: hoch spezialisierte Facharbeiter laufen immer häufiger Gefahr, von einem Tag auf den anderen von Maschinen (Robotern oder künstliche Intelligenz) ersetzt zu werden und den Anschluss zu verpassen.

Breite Relevanz

Doch was hat das alles mit Computational Thinking und informatischer Bildung zu tun? Und was ist Computational Thinking? Kurz zusammengefasst ist Computational Thinking «ein Ansatz, der bewusst auf Konzepte und Problemlösungsstrategien allgemeiner Relevanz fokussiert», wie es Alexander Repenning ausdrückt, Leiter der Professur Informatische Bildung an der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW. Dabei seien die Inhalte von Computational Thinking nicht nur für die Informatik relevant, sondern auch für andere Wissenschaften wie Mathematik und Naturwissenschaften oder auch Sprachen, Kunst und Design. «Es geht nicht darum, wie ein Computer, sondern mit dem Computer zu denken.» Mit anderen Worten: Probleme sollen so formuliert werden, damit sie von Computern bearbeitet werden können.

Alltagsnahe Denk- und Analysemuster

Die Umsetzung erfolgt über so genannte Computational Thinking Patterns – Denk- und Analysemuster, durch deren Anwendung Probleme computeregerecht formuliert werden können. Diese Muster – zum Beispiel „Generieren“, „Ziehen“ oder „Transportieren“ können von Kindern recht gut verstanden werden, weil sie nahe an deren Alltagserleben sind.

Hoher Praxisbezug

Ein möglicher Weg, um Computational Thinking zu lernen und schulen, führt über das so genannte Scalable Game Design (SGD). Im Rahmen einer halbtägigen Weiterbildung hatte eine neunköpfige Gruppe des Laufbahnzentrums der Stadt Zürich LBZ Gelegenheit, SGD kennenzulernen – nicht nur in der Theorie, sondern vor allem in der Praxis. Ausgangspunkt war «Frogger», ein legendäres Videospiel, das 1981 auf den Markt kam. Bei «Frogger» muss der Spieler, die Spielerin einen Frosch sicher über eine stark befahrene Strasse und einen Fluss führen und ihn schliesslich sicher in einer Bucht platzieren. Die Steuerung erfolgt dabei lediglich über die Pfeiltasten der Computertastatur. Dieses Spiel sollte nun mithilfe von AgentCubes, einer pädagogischen Programmiersprache nachgebaut werden.

Bedingungen und Aktionen

Nun sahen sich LBZ-Mitarbeitende plötzlich in der Rolle von Game-Entwicklern: Sie mussten sich überlegen, wie die einzelnen Agenten (Frosch, Fahrzeuge, Strasse usw.) miteinander in Beziehung stehen und reagieren, damit das Spiel am Ende auch wie gewünscht funktionierte – und diese Überlegungen in die Praxis umsetzen. Konkret: Eine Reihe von Bedingungen – Was passiert mit dem Frosch, wenn er mit einem Auto kollidiert? In welcher Regelmässigkeit und mit welcher Zufälligkeit sollen die Autos die Strasse entlangfahren? – musste mit den entsprechenden Aktionen verknüpft werden.

Dabei zeigte sich, dass Programmieren gar nicht so schwierig ist, wenn man einmal das eine oder andere Aha-Erlebnis hat. In einem zweiten Schritt sollte dann eine Aufgabe eigenständig gelöst werden – zum Beispiel eine Sanduhr, sich vermehrende Bakterien oder ein Parfumflacon, aus dem Duftmoleküle entweichen –, um die erworbenen Kenntnisse umzusetzen. Was nach anfänglichen Schwierigkeiten auch gelang!

Ansatz zu einer breiteren Bildung

Doch wozu das alles? Computational Thinking ist Teil der informatischen Bildung. Und weil die Informatik fester Bestandteil des Lehrplanes 21 ist, sind auch Lehrkräfte direkt damit konfrontiert. An der Pädagogischen Hochschule der FHNW etwa werden zurzeit rund 600 angehende Lehrerinnen und Lehrer im Fach Informatik auch in Computational Thinking geschult. Das zeigt, das informatische Bildung eben nicht ausschliesslich auf Computer fixiert ist, sondern weit darüber hinausgehen und ein Ansatz zu einer breiteren Bildung sein kann. Denn schon in naher Zukunft werden auf den Arbeitsmärkten immer mehr Universalisten gefragt sein, die sich den Herausforderungen einer sich ständig und schnell verändernden Arbeitswelt stellen können.

Erfahrungen aus den USA

Untersuchungen aus den USA zeigen, dass Computational Thinking in Schulen ein vielversprechender Ansatz ist. Bereits Drittklässler sind in der Lage, eigenständig Videospiele zu bauen. Das Zentrale daran: Sie spielen nicht, sondern sie entwerfen und eignen sich so Computational Thinking an. Weiter zeigen die Untersuchungen, dass nicht nur die Motivation der Schülerinnen und Schüler sehr hoch ist, sondern auch das Niveau, auf dem sie sich bewegen. Zudem zeigen Mädchen und Knaben gleichermassen Interesse an diesen Konzepten.

1 Kommentar

  • Albrecht 27. September 2018 - 17:37 Antworten

    Hallo Michael
    Vielen Dank für deinen Beitrag, ja das war ein Seitenwechsel der besonderen Art, auch für mich!
    Das positive Feedback von heute hat mich sehr gefreut und mit „Züri-Box“ wird es für alle Beteiligten vernetzt, digital what else 😉
    Gruss Esther

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